I movimenti delle acque sono fondamentali per la vita del mare, infatti, questi continui spostamenti rimescolano l’oceano e trasportano i nutrienti. I moti principali sono tre: le correnti, le maree e le onde. Vediamoli nel dettaglio.
Le correnti e la circolazione
Le correnti sono fondamentali per l’ecosistema marino perché trasportano i nutrienti e favoriscono il ricambio dell’acqua.
Dalle correnti dipende, inoltre, la riproduzione di tantissimi organismi marini che stanno alla base della catena alimentare. Questi organismi come il plancton, il corallo, alcuni pesci e i vegetali, durante il periodo riproduttivo affidano le loro spore alla corrente che le spargerà nell’oceano. Queste uova abbandonate alla corrente formano delle vere e proprie nuvole di nutrienti e per questo motivo alcuni piccoli pesci lisciano anche le loro uova. Appena queste si schiuderanno, le larve si troveranno immerse in un vero e proprio banchetto. Spesso le correnti sono definite come dei veri e propri fiumi sottomarini. Ma come si formano?
La causa principale è la differenza di densità, infatti, le acque più dense tendono a sprofondare sotto a quelle meno dense e a rimanere distinte, formando anche in questo caso due strati con un rimescolamento minimo. Queste masse d’acqua sono condizionate dalle differenti distribuzioni dei parametri chimico-fisici, per esempio, la temperatura e la salinità. Come abbiamo visto prima nel caso della temperatura, i due strati d’acqua con differenti temperature non riescono a mischiarsi, formano il termoclino, e scorrono l’una sull’altra. A diverse latitudini corrispondono differenti temperature e concentrazioni di sale, queste caratteristiche provocano dei moti orizzontali e verticali: la circolazione termoalina. Nel Mediterraneo per esempio, l’evaporazione fa aumentare la salinità del mare e le masse d’acqua diventando più dense sprofondano. A causa di questo cospicuo spostamento, sono richiamate le masse d’acqua superficiali dell’oceano Atlantico, che sono meno dense. Attraverso lo Stretto di Gibilterra avviene questo scambio: le acque dense del Mediterraneo, in uscita verso l’oceano, scorrono sotto a quelle meno dense dell’Atlantico. Così il Mediterraneo scambia le sue acque profonde con quelle più superficiali dell’oceano.
Queste correnti sono sottoposte alla forza di Coriolis, cioè alla forza prodotta dalla rotazione del pianeta su stesso. Questa forza agisce diversamente nei due emisferi: in quello boreale a nord, provoca una deviazione verso destra rispetto alla direzione delle correnti, al contrario nell’emisfero australe a sud, provoca una deviazione verso sinistra. All’equatore questa forza, invece, è nulla.
Il vento è un altro elemento che è in grado di creare spostamenti d’acqua: le correnti di deriva. Anche queste correnti sono soggette alla forza di Coriolis che devia, a seconda dell’emisfero, la traiettoria rispetto alla direzione del vento.
In prossimità delle coste il vento forma anche un particolare tipo di correnti che si generano verticalmente. Ne esistono di due tipi: una di downwelling e una di upwelling. La prima si genera quando il vento, soffiando verso la costa, fa inabissare le onde che s’infrangono sulla terraferma; al contrario la seconda si verifica quando il vento, spirando da terra, sposta lo strato d’acqua superficiale verso il largo richiamando così le acque profonde. Le correnti di upwelling sono molto importanti perché portano con sé tantissimi nutrienti che favoriscono un grande sviluppo del plancton vegetale che sta alla base della catena alimentare.
Ma che cosa crea i venti e fa variare la temperatura?
Il sole è il burattinaio che dirige tutto lo spettacolo: infatti determina la temperatura alle varie latitudini, crea la circolazione termoalina e atmosferica, cioè i venti, che a loro volta agiscono sulle acque superficiali. Infine le correnti influenzano il clima tramite il calore che trasportano.
Questi descritti sono i fenomeni che regolano la formazione delle correnti e di tutte le circolazioni di acque negli oceani e nei mari.
Ora abbiamo compreso i meccanismi generali, ma cerchiamo di essere più curiosi e proviamo a vedere come agiscono le correnti e le circolazioni nel bacino del Mediterraneo? Bene, tutti d’accordo sul sì!
Innanzitutto dobbiamo sapere che la circolazione delle acque nel Mediterraneo è molto complessa, ma non scoraggiamoci e andiamo avanti. Per semplificarci il lavoro dividiamo le acque in tre distinti livelli in base alla loro profondità. Le acque superficiali (entro i 200 m) provengono, come abbiamo visto, dall’Atlantico e attraverso lo Stretto di Gibilterra, entrano nel Mediterraneo. Una volta entrate compiono una deviazione verso destra. Ma perché deviano? Non sarebbe più logico che andassero dritte almeno sino a incontrare qualche ostacolo?! Logicamente si, praticamente no. Ricordate la forza di Coriolis? E sapete che il Mediterraneo è nell’emisfero boreale? Ok, problema risolto. Ma torniamo all’acqua superficiale che appena entrata, inizia il suo cammino costeggiando l’Africa sino a quando si divide in due flussi che si separeranno in prossimità del Canale di Sardegna, cioè in quello spazio compreso fra la Tunisia e il sud della Sardegna. Il primo flusso si dirige verso la Sicilia mentre l’altro costeggia la costa occidentale della Sardegna e della Corsica arrivando sino in Liguria e in Costa Azzurra, per poi dirigersi verso la Spagna. Il secondo flusso, invece, giunto in Sicilia si divide nuovamente in due sotto-flussi: il primo devia verso il Mar Tirreno, che percorrerà in senso ciclonico, cioè antiorario, costeggiando la penisola italiana sino al Mar Ligure, per poi scendere fiancheggiando la costa orientale della Corsica sino a doppiare la punta meridionale della Sardegna e ricongiungersi al flusso principale diretto verso la Spagna. Il secondo, invece, procede verso l’isola di Creta e l’Anatolia, dove si formano le acque intermedie (fra 200 e 600 m) dovute alla forte evaporazione. Di conseguenza, come abbiamo visto prima, la densità dell’acqua aumenta e questi flussi sprofondano e si dirigono verso ovest.
Le acque profonde si formano a sud di Tolone, per le acque di rinnovo del bacino occidentale; a Otranto e nell’Egeo quelle di rinnovo del bacino orientale. Questi tre punti sono molto importanti perché è qui che, grazie alle masse d’acqua fredda che sprofondano, si formano le correnti di upwelling. Le grandi quantità di sostanze nutritive trasportate da queste correnti permettono la proliferazione di grandi quantità di plancton. Il Santuario dei Cetacei, compreso fra la Provenza, la punta settentrionale della Corsica e la Liguria, sorge in uno di questi posti e ospita grandi popolazioni di cetacei come balenottere, tursiopi e delfini.
Le maree
Le maree sono delle variazioni del livello del mare dovuto all’attrazione che il Sole e la luna esercitano sulla Terra. L’escursione della marea dipende dal periodo di rotazione terrestre, dai periodi di rivoluzione della Terra intorno al Sole e della luna intorno alla Terra. Inoltre, producono un effetto considerevole le diverse inclinazioni dell’asse terrestre e dei piani di rivoluzione. Questo è un quadro generale molto complicato, proviamo a semplificarlo definendo le varie maree che si possono formare in base agli elementi appena visti.
L’effetto più evidente è quello prodotto dalla Luna che causa le maree semidiurne (ogni 12 ore e 25 minuti circa). Queste maree sono caratterizzate da tre momenti: la bassa marea, dove si raggiunge il livello minimo, la stanca, dove le acque non subiscono variazioni, e l’alta marea, dove si raggiunge il culmine della marea. La bassa e l’alta marea si susseguono con una periodicità di 6 ore e 12 minuti circa. Questi spostamenti delle masse d’acque generano due correnti differenti: durante la bassa marea si forma la corrente di riflusso, mentre con l’alta marea si forma la corrente alluvionale. Queste due correnti sono importantissime perché trasportano molte sostanze nutritive. Esistono anche delle maree diurne, sempre causate dalla Luna e con le stesse caratteristiche delle semidiurne, che hanno una periodicità di circa 24-26 ore.
Le escursioni di marea più forti prendono il nome di sizigiali e si verificano quando il Sole, la Luna e la Terra sono allineati fra loro. Le escursioni maggiori si hanno, generalmente, con la Luna piena e nuova, mentre le minori durante i quarti.
Le maree si verificano sempre ai due estremi opposti della Terra a causa della forza centrifuga che si forma con la rotazione del pianeta intorno al suo asse.
Tutti questi fenomeni di marea non sono in realtà così periodici, infatti, la morfologia delle coste, la presenza di canali e la conformazione del fondale, possono accentuare o diminuire la loro escursione. La baia di Fundy in Nuova Scozia ha le massime escursioni che possono raggiungere i 15 m, mentre nelle coste Tirreniche in Italia si hanno le minime che raggiungono i 10 cm.
Le continue variazioni del livello del mare influiscono nettamente sulla vita della flora e della fauna marine.
Nei canali come abbiamo visto, si formano delle forti correnti che possono diventare anche pericolose per l’uomo, per questo ogni hanno sono pubblicate le Tavole di Marea che permettono di calcolare con precisione il momento e l’intensità delle varie maree.
Le onde
Le onde sono generate dall’attrito che il vento produce sulla superficie del mare. Questo fenomeno si può spiegare pensando a una distesa d’acqua calma dove inizia a soffiare un leggero vento: di conseguenza si formeranno delle piccole che cresceranno all’aumentare dell’intensità della turbolenza. Se la velocità del vento supera i 4-5 m/sec la superficie d’impatto che quest’ultimo avrà sull’acqua sarà maggiore e farà aumentare anche la grandezza delle onde. Aumentando sempre più l’intensità si genereranno le onde forzate, crescenti in dimensione e velocità fino a diventare onde stazionarie con dimensioni e velocità compatibili con la forza del vento. Se il vento aumentasse ulteriormente la sua velocità, l’onda s’inclinerebbe a tal punto da far precipitare la cresta, il punto più alto, nel cavo, il punto più basso, generando un frangente d’alto mare.
La grandezza che un flutto può raggiungere dipende da tre elementi:
- Velocità: la forza del vento;
- Tempo: la durata del vento;
- Fetch: la superficie che il vento investe senza incontrare ostacoli.
Quando il vento diminuisce la sua intensità, i flutti non scompaiono ma si attenuano leggermente in seguito alla dispersone di energia, formando le onde lunghe, dette anche libere perché presentano un aspetto più regolare e stabile, propagandosi a grande distanza subendo pochi mutamenti.
Ogni onda è caratterizzata da tre fattori:
- Lunghezza: la distanza fra due creste o due cavi;
- L’altezza: è rappresentata dal valore del dislivello fra la cresta e il cavo ed è uguale al diametro delle circonferenze percorse dalle particelle d’acqua in superficie;
- Il periodo: è il tempo necessario perché due creste passino per lo stesso punto.
In pieno oceano quando le onde più grandi frangono su stesse a causa del loro peso, generano delle serie di onde più piccole. In questo modo si formano serie di onde grandi, intervallate da serie di onde piccole che insieme, generano un moto perpetuo chiamato “mare”.
Ma vi siete mai chiesti perché quando si lascia un galleggiante in mare aperto questo sale e scende sulle onde senza lasciarsi trasportare?
Questo fenomeno è dovuto ai movimenti circolari compiuti dalle particelle d’acqua che generano un moto oscillatorio. Le particelle percorrono orbite circolari che ruotano nella stessa direzione dell’onda e per questo motivo non si ha un trasporto netto di acqua. Le particelle sottostanti percorrono orbite sempre più piccole sino a una profondità pari alla metà della lunghezza d’onda, cioè della distanza fra due creste, dove l’effetto è praticamente nullo. Per questo motivo se ci immergiamo sotto le increspature troviamo nuovamente l’acqua calma. Quando l’onda si avvicina alla costa e la profondità diventa inferiore alla metà della sua lunghezza, la sua velocità diminuisce a causa dell’attrito prodotto dalle particelle sul fondo. In questo modo la base dell’onda rallenta mentre la cresta prosegue con la stessa velocità aumentando la sua altezza, fino a sorpassare il limite di stabilità, precipitando nel suo cavo. Così nasce il frangente che prenderà forme diverse in base al tipo di fondale. Quando il fondale è graduale, il frangente scivola dolcemente sul pendio; al contrario quando il fondo è ripido, l’onda subisce una brusca frenata, la cresta è proiettata in avanti avanzando con grande forza. L’acqua che viene trasportata sulla riva deve tornare al mare e lo fa generando una corrente di risacca che sposta le masse d’acqua, trascinandole nuovamente nel punto in cui frangono le onde.
